Riippumatta siitä, kuinka varovainen olet kokeita suorittaessasi, todennäköisesti tapahtuu kokeellinen virhe. Olipa mahdottomia mittausten tarkkaan ottamiseen liittyvien haasteiden tai laitteidesi ongelmien kautta, virheiden välttäminen kokonaan on mahdotonta. Tämän ongelman torjumiseksi tutkijat tekevät parhaansa luokittelemaan virheet ja määrittelemään tekemiensä mittausten epävarmuudet. Systemaattisten ja satunnaisvirheiden välisen eron selvittäminen on keskeinen osa oppimista suunnittelemaan parempia kokeita ja minimoimaan mahdolliset virheet.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Järjestelmälliset virheet johtuvat yleensä laitteista, joita ei ole kalibroitu oikein. Jokainen mittauksesi on väärä samalla määrällä, koska mittalaitteessasi on ongelma. Satunnaisia virheitä ei voida välttää, ja ne johtuvat vaikeuksista mitata tai yrittää mitata ajan mukaan vaihtelevia määriä. Nämä virheet vaihtelevat, mutta yleensä ryhmittyvät todellisen arvon ympärille.
Mikä on satunnainen virhe?
Satunnaisvirhe kuvaa virheitä, jotka vaihtelevat mittausprosessiin liittyvän arvaamattomuuden tai epävarmuuden tai mitattavan määrän vaihtelun vuoksi.
Esimerkiksi hyönteistä mittaava tutkija yrittäisi sijoittaa hyönteisen viivaimen tai mittatikun nollapisteeseen ja lukea arvon toisesta päästä. Itse viivain mittaa todennäköisesti vain lähimpään millimetriin, ja tämän lukeminen tarkkuudella voi olla vaikeaa. Voit aliarvioida hyönteisen todellisen koon tai yliarvioida sen perusteella, kuinka hyvin luit asteikon, ja arvioidessasi, missä hyönteisen pää pysähtyy. Hyönteinen saattaa myös liikkua niin vähän nollakohdasta ilman, että ymmärrät. Mittauksen toistaminen useita kertoja tuottaa tästä syystä monia erilaisia tuloksia, mutta ne todennäköisesti keskittyvät todellisen arvon ympärille.
Vastaavasti hetkestä toiseen muuttuvan määrän mittaaminen johtaa satunnaisvirheeseen. Esimerkiksi tuulen nopeus voi nousta ja pudota eri ajankohtina. Jos otat mittauksen minuutin, se ei todennäköisesti ole aivan sama minuuttia myöhemmin. Jälleen toistuvat mittaukset johtavat tuloksiin, jotka vaihtelevat, mutta keskittyvät todellisen arvon ympärille.
Mikä on järjestelmällinen virhe?
Systemaattinen virhe on virhe, joka johtuu jatkuvasta ongelmasta ja johtaa jatkuvaan virheeseen mittauksissa. Esimerkiksi, jos mittanauha on venytetty, tulokset ovat aina todellista arvoa pienemmät. Vastaavasti, jos käytät asteikoita, joita ei ole asetettu nollaksi etukäteen, seurauksena on järjestelmällinen virhe virhe kalibroinnissa (esim. jos todellinen paino 0 on 5 grammaa, 10 grammaa lukee 15 ja 15 grammaa 20).
Muita eroja systemaattisten virheiden ja satunnaisvirheiden välillä
Suurin ero systemaattisten ja satunnaisvirheiden välillä on, että satunnaisvirheet johtavat vaihteluihin todellisen arvon ympärillä vaikeuksien seurauksena mittaukset, kun taas systemaattiset virheet johtavat ennustettaviin ja johdonmukaisiin poikkeamiin todellisesta arvosta johtuen laitteesi kalibrointiongelmista laitteet. Tämä johtaa kahteen ylimääräiseen eroon, jotka on syytä huomata.
Satunnaisia virheitä ei voida välttää, kun taas systemaattisia virheitä ei. Tutkijat eivät voi suorittaa täydellisiä mittauksia riippumatta siitä kuinka ammattitaitoisia he ovat. Jos mittaamasi määrä vaihtelee hetkestä toiseen, et voi saada sitä lopettamaan muutosta ota mittaus, ja riippumatta siitä kuinka yksityiskohtainen asteikko, sen lukeminen tarkasti aiheuttaa edelleen a haaste. Hyvä uutinen on, että toistamalla mittauksesi useita kertoja ja ottamalla keskiarvo minimoidaan tämä ongelma.
Systemaattisia virheitä voi olla vaikea havaita. Tämä johtuu siitä, että kaikki mittaamasi on väärin samalla (tai vastaavalla) määrällä, etkä ehkä ymmärrä, että asia on lainkaan. Toisin kuin satunnaisvirheet, ne voidaan kuitenkin usein välttää kokonaan. Kalibroi laitteesi oikein ennen sen käyttöä, ja järjestelmälliset virheet ovat paljon vähemmän todennäköisiä.